Orientador: Waldir Antônio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T19:34:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Berton_RafaelPiatto_M.pdf: 2760941 bytes, checksum: e126adb4bc1c7a9e7512cbc1b44cbb70 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Atualmente a pesquisa por tecnologias que permitam o uso mais inteligente e disseminado das fontes renováveis de energia em complemento aos meios convencionais, tem ganhado importância em virtude da necessidade de se aliar sustentabilidade ao suprimento da crescente demanda mundial. O interesse deste trabalho residiu em investigar o comportamento da eficiência energética relativa à conversão da biomassa em recursos provenientes do processo de pirólise rápida, a saber, o bio-óleo e o carvão residual (charcoal). O caso estudado se constituiu na análise de uma planta de pirólise rápida em escala industrial, por meio de simulação computacional utilizando o software Cycle-Tempo, específico para dimensionamento termodinâmico de sistemas. Foram analisadas três possibilidades para a integração energética do processo, o primeiro fazendo uso da combustão do carvão residual para suprir a demanda energética do sistema, o segundo complementando sua operação através da recuperação do calor proveniente da condensação dos vapores para uso na secagem da biomassa original e o terceiro direcionando este calor para o pré-aquecimento dos gases de fluidização do reator. Através da análise comparativa de eficiência energética e das características técnicas das alternativas propostas, foi possível quantificar os ganhos de eficiência possibilitados pela integração energética, estabelecer limites operacionais e parâmetros de processo úteis à continuidade da pesquisa neste segmento, assim como visualizar possíveis vantagens ou pontos críticos dos sistemas estudados / Abstract: The current research for technologies that allow a more intelligent use and the spreading of renewable energy in addition to conventional means, has become increasingly important due to the need to combine sustainability to supply the growing global demand. The interest of this work resided in investigating the behavior of energy efficiency for the conversion of biomass resources into fast-pyrolysis's products, namely the bio-oil and bio-char. The case study consisted in the analysis of a fast pyrolysis plant in industrial scale by means of computer simulation using the software Cycle-Tempo, specific for sizing thermodynamic systems. Three possibilities were analyzed for energy integration of the system, the first making use of residual coal combustion to supply the energy demands of the system, the second complementing its operation by recovering the heat from the condensing vapors for drying the biomass, and the third directing this amount of energy to preheat the reactor's fluidizing gas. Through a comparative analysis of energy efficiency and technical characteristics of the proposed alternatives, it was possible to quantify the efficiency gains enabled by energy integration, and also establishing operating limits and process parameters useful for continuing the research in this segment, as well as displaying possible advantages or critical points of the systems studied / Mestrado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Este trabalho tem como objetivo estudar a participação e os interesses brasileiros no processo de integração energética sul americana, com foco nos setores de eletricidade e gás natural, analisando os aspectos políticos, econômicos, sociais e ambientais envolvidos sob a perspectiva daquilo que chamamos de geoenergia humana (termo criado para designar a relação de multicausalidade envolvendo os aspectos sociais, econômicos, ambientais e políticos presente no planejamento energético, e a forma que se distribuem territorialmente os recursos energéticos e possíveis empreendimentos associados a eles). Para isso, é feita, primeiramente, uma discussão sobre a relação entre energia e desenvolvimento socioeconômico, na qual a integração energética faz parte das políticas de desenvolvimento dos Estados. Em seguida, é feita a análise da integração energética sul-americana, relacionando-a ao processo de crescimento econômico da região, baseada na discussão sobre o potencial energético do continente e, em seguida, na revisão histórica do processo de integração energética nessa região onde são identificados os principais projetos e agentes envolvidos. A terceira parte do trabalho se volta para o estudo específico da participação brasileira no processo de integração energética sul americana, o que implica na identificação dos principais projetos que envolvem o Estado brasileiro ou empresas deste país na região e na análise da participação e dos interesses dos principais envolvidos. Por último, é feita a análise dos aspectos socioambientais envolvidos na questão, onde é apresentada a ideia de geoenergia humana e são discutidos conflitos socioambientais presentes neste contexto. Os resultados e as conclusões do trabalho evidenciam a relação direta que existe entre o crescimento econômico dos países e o desenvolvimento dos seus respectivos setores energéticos, o que envolve a comercialização de energia e o processo de integração energética no qual os maiores avanços se deram na União Europeia. Da mesma forma, mostram que nos últimos anos se intensificaram as iniciativas de integração de infraestruturas na América do Sul, bem como os esforços comuns em superar o enfoque bilateral ao qual se restringiam os projetos antigamente, com destaque para a Iniciativa para a Integração da Infraestrutura Regional Sul-Americana (IIRSA) e a União das Nações Sul-Americanas (UNASUL). Neste contexto, é evidente o protagonismo brasileiro, que se dá por meio de políticas de Estado que visam estimular a participação do Banco Nacional do Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e das empresas nacionais de construção civil. Por último, devem ser destacados os diversos conflitos socioambientais relacionados aos empreendimentos energéticos no continente principalmente na região amazônica e que permitem questionar a concepção de desenvolvimento que está por trás do processo de integração na América do Sul. / This works goal is to study Brazils participation and interests in the process of energetic integration in South America, focusing on electricity and natural gas. It analyses the political, economics, social and environmental aspects involved from the perspective of the human geoenergy (term that refers to the relation between the different variables of the energetic planning that are distributed in space in different ways). In order to do so, the relation between energy and socioeconomical development is analysed, considering the process of energetic integration as intrinsic to the countries development policies. This works discusses the concept of energetic integration, considering the history of disputes between countries because of energy resources, and shows current examples of energy policies in the world. The third part of this work is focused on the specific study of Brazilian participation in the process of energetic integration in South America. This implies in the identification of the main projects that involve Brazil or its companies in the region and in the analysis of the participation and interests of the main parts involved. Finally, an analysis of the socio-environmental aspects involved in the matter is presented. At that point, the idea of human geoenergy is presented and the socio-environmental conflicts within this context are discussed. . The results show a direct relation between the countries economic growth and the development of their energetic sectors, which involves energy commercialization and the process of energetic integration in which the bigger advances happened in the European Union. It is also shown that, in the last years, the initiatives of infrastructure integration in South America were intensified, as were the common efforts to overcome the bilateral approach of the former projects in which the Initiative for the South American Regional Infrastructure Integration (IIRSA) and the Union of the South American Nations (UNASUL) stands out. Within this context, Brazils main role is evident. The countrys policies aim to stimulate the National Bank of Social and Economic Development (BNDES) and the civil construction national companies participation. Finally, the socio-environmental conflicts related to the energy endeavours in the continent, mainly in the Amazon region, that make us question the notion of development behind the South American integration, are put on the spotlight.

Este trabalho tem como objetivo estudar a participação e os interesses brasileiros no processo de integração energética sul americana, com foco nos setores de eletricidade e gás natural, analisando os aspectos políticos, econômicos, sociais e ambientais envolvidos sob a perspectiva daquilo que chamamos de geoenergia humana (termo criado para designar a relação de multicausalidade envolvendo os aspectos sociais, econômicos, ambientais e políticos presente no planejamento energético, e a forma que se distribuem territorialmente os recursos energéticos e possíveis empreendimentos associados a eles). Para isso, é feita, primeiramente, uma discussão sobre a relação entre energia e desenvolvimento socioeconômico, na qual a integração energética faz parte das políticas de desenvolvimento dos Estados. Em seguida, é feita a análise da integração energética sul-americana, relacionando-a ao processo de crescimento econômico da região, baseada na discussão sobre o potencial energético do continente e, em seguida, na revisão histórica do processo de integração energética nessa região onde são identificados os principais projetos e agentes envolvidos. A terceira parte do trabalho se volta para o estudo específico da participação brasileira no processo de integração energética sul americana, o que implica na identificação dos principais projetos que envolvem o Estado brasileiro ou empresas deste país na região e na análise da participação e dos interesses dos principais envolvidos. Por último, é feita a análise dos aspectos socioambientais envolvidos na questão, onde é apresentada a ideia de geoenergia humana e são discutidos conflitos socioambientais presentes neste contexto. Os resultados e as conclusões do trabalho evidenciam a relação direta que existe entre o crescimento econômico dos países e o desenvolvimento dos seus respectivos setores energéticos, o que envolve a comercialização de energia e o processo de integração energética no qual os maiores avanços se deram na União Europeia. Da mesma forma, mostram que nos últimos anos se intensificaram as iniciativas de integração de infraestruturas na América do Sul, bem como os esforços comuns em superar o enfoque bilateral ao qual se restringiam os projetos antigamente, com destaque para a Iniciativa para a Integração da Infraestrutura Regional Sul-Americana (IIRSA) e a União das Nações Sul-Americanas (UNASUL). Neste contexto, é evidente o protagonismo brasileiro, que se dá por meio de políticas de Estado que visam estimular a participação do Banco Nacional do Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e das empresas nacionais de construção civil. Por último, devem ser destacados os diversos conflitos socioambientais relacionados aos empreendimentos energéticos no continente principalmente na região amazônica e que permitem questionar a concepção de desenvolvimento que está por trás do processo de integração na América do Sul. / This works goal is to study Brazils participation and interests in the process of energetic integration in South America, focusing on electricity and natural gas. It analyses the political, economics, social and environmental aspects involved from the perspective of the human geoenergy (term that refers to the relation between the different variables of the energetic planning that are distributed in space in different ways). In order to do so, the relation between energy and socioeconomical development is analysed, considering the process of energetic integration as intrinsic to the countries development policies. This works discusses the concept of energetic integration, considering the history of disputes between countries because of energy resources, and shows current examples of energy policies in the world. The third part of this work is focused on the specific study of Brazilian participation in the process of energetic integration in South America. This implies in the identification of the main projects that involve Brazil or its companies in the region and in the analysis of the participation and interests of the main parts involved. Finally, an analysis of the socio-environmental aspects involved in the matter is presented. At that point, the idea of human geoenergy is presented and the socio-environmental conflicts within this context are discussed. . The results show a direct relation between the countries economic growth and the development of their energetic sectors, which involves energy commercialization and the process of energetic integration in which the bigger advances happened in the European Union. It is also shown that, in the last years, the initiatives of infrastructure integration in South America were intensified, as were the common efforts to overcome the bilateral approach of the former projects in which the Initiative for the South American Regional Infrastructure Integration (IIRSA) and the Union of the South American Nations (UNASUL) stands out. Within this context, Brazils main role is evident. The countrys policies aim to stimulate the National Bank of Social and Economic Development (BNDES) and the civil construction national companies participation. Finally, the socio-environmental conflicts related to the energy endeavours in the continent, mainly in the Amazon region, that make us question the notion of development behind the South American integration, are put on the spotlight.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:27:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FabioACCML.pdf: 1705634 bytes, checksum: f22226bd97d25642406a8283a0b23a25 (MD5) Previous issue date: 2008-07-24 / In a country of continental dimensions as Brazil, one of the top challenges to its economic growth is the logistic related to energetical demand supply. We live now in the era of environmental protection and, in this new context of priorizations, it passes trough the search for alternative energies for the energetic matrix, due the petroleum elevated costs in the global market (and its finitude), but also due its pollution over the environment. This attempt of substitution needs solutions related to the national reality, into a national long term developing plan and based at a juridical-economic analysis of its realization. This study will look for, also based in an economical analysis, the juridical legitimity of choosing natural gas as the new protagonist of national economic growth (as a substitute of petroleum) and the necessary boost that must be done by law, based on an economic policy focused strictly for that fact, as a modifying agent of this reality. This study, therefore, will always be turned to a constitutional aspect, respecting the principles of economic order and the goal of reducing regional inequalities, which must influence the making off of a developing plan. At the end, it will try to demonstrate the juridical viability of such undertaking, tuned in jus-economical criteria. Another goal is related to the analysis of the natural gas industry, due the regulation of its transport has a major importance for national energetic integration, not only because this activity be characterized as a net industry, still under control of a natural monopoly, but also because the competitive or cooperative profile that should be priorized at the beginning of the economic planning for this activity (such as investment policies and its own rules that will submit private agents) / Em um pa?s de dimens?es continentais como o Brasil, tem-se como um dos principais desafios para o seu crescimento econ?mico a quest?o log?stica relativa ? capacidade de suprimento de demanda energ?tica. Vive-se atualmente a era da defesa do meio ambiente e, neste novo contexto de prioriza??es, passa-se pela busca da substitui??o da matriz energ?tica, seja pela necessidade decorrente dos altos custos do petr?leo no plano internacional (e da finitude das reservas), como tamb?m pelo grave desgaste ecol?gico por ele gerado. Essa tentativa de substitui??o precisa de solu??es focadas na realidade nacional, num plano estrat?gico de desenvolvimento a longo prazo e na an?lise da viabilidade jur?dico-econ?mica da sua realiza??o. Buscar-se-?, neste estudo, sem descurar de uma an?lise econ?mica de fundo, verificar a legitimidade jur?dica da op??o pelo g?s natural como novo protagonista do desenvolvimento nacional (em substitui??o ao petr?leo) e a necess?ria indu??o a ser exercida pelo direito, via uma pol?tica econ?mica voltada estritamente para tal fato, como agente modificador dessa realidade. O estudo, portanto, estar? voltado sempre no plano constitucional, subordinado aos princ?pios da ordem Econ?mica e da busca pela redu??o das desigualdades regionais, que devem permear a elabora??o do plano de desenvolvimento. Procurar-se-? demonstrar, ao final, a viabilidade jur?dica do empreendimento, sintonizada em crit?rios jus-econ?micos, e tamb?m que, na ind?stria do g?s natural, a regula??o do seu setor de transporte exerce import?ncia crucial para a integra??o energ?tica nacional, n?o apenas por se tratar tal atividade de uma ind?stria de rede, ainda sujeita ao monop?lio natural de uma ?nica empresa, mas tamb?m pelo perfil competitivo ou cooperativo a ser priorizado quando se for desenvolver o planejamento econ?mico do setor (tanto a pol?tica de investimentos, quanto ?s pr?prias regras que submeter?o os agentes econ?micos privados)

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Coutinho Fernandes Junior.pdf: 1216021 bytes, checksum: 140e087a28751c7c2ea0079d79d89a2d (MD5) Previous issue date: 2009-10-13 / In the process of soy oil the consumption of energy is extremely high, which is always important to create new alternatives to energetic consumption reduction. This paper is carried on a case study of energetic integration in a soy oil factory operating with an average production of 15.000 tons/month. At first, the rate of flow, the input and output temperatures and the calorific capacity of all currents in the extraction phase were evaluated. After this assessment, based on the thermal potential change, four currents were selected, two denominated hot currents and two denominated cold currents. The first hot current (Q1) consists of a crude oil current from the post-separation phase of the solvent hexane with the input temperature of 110 ºC and output temperature of 80ºC. The second hot current (Q2) consists of a water current coming out of a boiler with an input temperature of 90 ºC and goes to the effluent treatment station having to be cooled to 55 ºC. These two currents have a thermal potential change of 262,8 kW/h. The third current denominated cold current F1, consists of a water current that comes from the decanter with a input temperature of 40 ºC and enters in the heater to reach an output temperature of 90 ºC, where the residual hexane is evaporated. The fourth current, denominated cold current F2, is a mixture of 70% of oil and 30% of hexane with an input temperature of 60 ºC and output temperature of 90 ºC. These two currents have a thermal necessity of 330 kW, for their heating. The synthesis methodology adopted for the heat exchangers network synthesis, due to the easiness in application and interaction with the user, was the Pinch Analysis. In the synthesis procedure, the Problem Table was developed and the Pinch Point was identified and the goals for the consumption of utilities were obtained for the maximum energy recovery. The problem was divided into two regions, below and above the Pinch Point. After the synthesis and optimization, the total cost for the network was calculated and all thermal exchange occurs above the Pinch Point . The proposed network consists of two heat exchangers and two boilers, so that a exchanger performs the thermal change between the Q1 (crude oil) and Q2 (miscela) currents. The second exchanger performs the change between Q2 (the water in the boiler exit) and F1 (water in the decanter exit) currents. The additional heating for the cold currents to reach final temperatures is provided by the boilers that are already being used in the factory. The economy generated by the reduction in the consumption of utilities was of R$ 91,000.00/year, meaning a reduction of steam consumption of 79,6% and a reduction of 5,3% in the global consumption of the plant steam. The investment needed for the two proposed heat exchangers in the network, is R$ 16.540,00. Evaluating the year total cost, that includes the annual capital cost of the exchangers, an annual reduction of R$ 114.445,00 for R$ 25.800,00 is verified corresponding to 77.5% reduction in the annual total cost after the network synthesis. The return rate for the investment proposed is only 3 months. Therefore, Pinch Analysis is confirmed to be efficient in the energetic integration of processes reaching meaningful economy results in thermal energy, contributing for the industrial processes that are more and more competitive. / No processo de fabricação de óleo de soja, o consumo de energia é extremamente alto, sendo sempre um tema de foco para criar alternativas de redução do consumo energético. Neste trabalho, realizou-se um estudo de caso de integração energética na etapa da extração de uma fábrica de óleo de soja operando com produção média de 15.000 toneladas/mês. Inicialmente avaliou-se as vazões, as temperaturas de entrada e saída e as capacidades caloríficas de todas as correntes da etapa de extração. Após esta avaliação, baseando-se no potencial de troca térmica, foram selecionadas quatro correntes, sendo duas delas denominadas de correntes quentes e outras duas denominadas de correntes frias. A primeira corrente quente (Q1), consiste em uma corrente de óleo bruto oriunda da etapa pós-separação do solvente hexano, com temperatura de entrada de 110 ºC e temperatura de saída de 80ºC. A segunda corrente quente (Q2), consiste em uma corrente de água que sai de um aquecedor com temperatura de entrada de 90ºC e vai para a estação de tratamento de efluentes, necessitando ser resfriada até 55 ºC. Essas duas correntes quentes têm um potencial de troca térmica de 262,8 kW/h. A terceira corrente, denominada de corrente fria F1, consiste em uma corrente de água que sai do decantador a 40 ºC, e entra no aquecedor para atingir a temperatura de saída de 90 ºC, onde hexano residual é evaporado. A quarta corrente, denominada de corrente fria F2, consiste em uma mistura de 70% óleo e 30% hexano com temperaturas de entrada de 60 ºC e de saída de 90 ºC. Essas duas correntes (F1 e F2) tem uma necessidade térmica para seu aquecimento de 330 kW. A metodologia de síntese adotada para a síntese da rede de trocadores de calor, devido à facilidade de aplicação e interação com o usuário, foi a Análise Pinch. No procedimento de síntese, inicialmente é construída a tabela do problema onde identificou-se o ponto de estrangulamento energético, ou ponto Pinch, obtendo-se assim as metas de consumo de utilidades para a máxima recuperação de energia. Após esta etapa, o problema foi dividido em duas regiões: abaixo e acima do Pinch, sendo realizada a síntese da rede. No caso estudado, toda a troca térmica ocorre na região acima do Pinch. Assim, após a síntese e otimização da rede, calculou-se o custo total anual. A rede proposta consiste em 2 trocadores de calor e dois aquecedores, sendo que um trocador realiza troca térmica entre a corrente Q1 (óleo bruto) e a corrente F2 (a miscela), e o segundo trocador realiza troca entre a corrente Q2 (água na saída do aquecedor) e a corrente F1 (água na saída do decantador). O aquecimento complementar para as correntes frias atingirem suas temperaturas finais, é provido pelos aquecedores já existentes na linha. A economia gerada pela redução de consumo de utilidades foi de R$ 91.000,00/ano, o que representa uma economia de consumo de vapor de 79,6%, acarretando uma redução de 5,3% do consumo global de vapor da planta. O investimento necessário para os dois trocadores de calor propostos na rede é de R$ 16.540,00, e avaliando-se o custo total anual, verifica-se uma redução de R$ 114.445,00 para R$ 25.800,00, correspondendo a uma redução de 77,5% no custo total anual, após a síntese da rede. A taxa de retorno para o investimento proposto é de apenas 3 meses. Desta forma, confirma-se a eficiência da Análise Pinch na integração energética de processos, atingindo resultados significativos de economia de energia térmica,contribuindo para processos industriais cada vez mais competitivos.